基于非線性動(dòng)力系統(tǒng)的水聲信號(hào)分析與處理.pdf

1、本文以動(dòng)力系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)、針對(duì)實(shí)測(cè)水聲信號(hào)開展研究，討論被動(dòng)聲納信號(hào)(目標(biāo)輻射噪聲)的相空間重構(gòu)、預(yù)測(cè)、降噪問題及其在檢測(cè)與識(shí)別中的應(yīng)用。論文的主要內(nèi)容概述如下： 討論了被動(dòng)聲納信號(hào)的相空間嵌入問題。理論上，嵌入應(yīng)能重構(gòu)出與原未知系統(tǒng)的軌跡微分同胚的軌跡；實(shí)際操作中，嵌入?yún)?shù)的選取原則是針對(duì)實(shí)際應(yīng)用選取，即找到適合當(dāng)前工作對(duì)象和工作目標(biāo)如維數(shù)計(jì)算、預(yù)測(cè)的相對(duì)較好的嵌入，應(yīng)使計(jì)算比較可靠，計(jì)算代價(jià)較小。對(duì)輻射噪聲數(shù)據(jù)的計(jì)算表明，計(jì)

2、算吸引子維數(shù)和序列預(yù)測(cè)所需要的時(shí)延與嵌入維乘積的最小值是比較接近的，可稱之為最小時(shí)窗，它是反映序列在相空間重構(gòu)的一個(gè)特征長度。 應(yīng)用相空間局部線性預(yù)測(cè)方法對(duì)實(shí)測(cè)的輻射噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，得到兩種類型的預(yù)測(cè)誤差～鄰域大小曲線，分別適合線性和非線性預(yù)測(cè)，同時(shí)還討論了預(yù)測(cè)參數(shù)的選取問題。分析表明，當(dāng)序列呈非線性時(shí)，連續(xù)譜更多地含有非線性成分。根據(jù)輻射噪聲的特點(diǎn)，提出用線性預(yù)測(cè)結(jié)合非線性修正項(xiàng)的全局預(yù)測(cè)器，由殘差的性質(zhì)決定是否進(jìn)行殘差的

3、非線性預(yù)測(cè)。比較了線性預(yù)測(cè)、局部線性預(yù)測(cè)和殘差預(yù)測(cè)法的特點(diǎn)和用于輻射噪聲時(shí)的性能：對(duì)許多數(shù)據(jù)而言，兩種非線性預(yù)測(cè)的誤差小于線性預(yù)測(cè)，這時(shí)，若序列足夠長，局部線性預(yù)測(cè)的誤差最小，而殘差預(yù)測(cè)法在計(jì)算代價(jià)和預(yù)測(cè)誤差上都較折衷。 通過分析波束合成后的信號(hào)知，目標(biāo)信號(hào)以低維成分為主，而背景噪聲以高維噪聲為主。因此，當(dāng)背景的先驗(yàn)知識(shí)較少時(shí)，可用基于自組織網(wǎng)的降噪法從數(shù)據(jù)中提取出低維成分。當(dāng)背景噪聲內(nèi)存在低維成分時(shí)，設(shè)計(jì)了抑制它的方法，即通過